Doğum |
1 st Mayıs 1825 Lausen |
---|---|
Ölüm |
12 Mart 1898(72'de) Basel |
Milliyet | İsviçre |
Eğitim |
Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü Basel Üniversitesi Humboldt Berlin Üniversitesi |
Aktiviteler | Fizikçi , matematikçi , üniversite profesörü |
İçin çalıştı | Basel Üniversitesi |
---|---|
Alan | Matematik |
Johann Jakob Balmer doğdu1 st Mayıs 1825içinde Lausen ve öldü12 Mart 1898içinde Basel bir oldu İsviçre fizikçi ve matematikçi kurulmuş olan bilinen Balmer formülü birlikte bağlantı sağlar yasa demek ki, spektral çizgiler arasında hidrojen olarak görünür etki .
Johann Jakok Balmer, yargıç ve mahkeme başkanı Johann Jakob Balmer ile Elisabeth Rolle'nin oğluydu. Okula önce Liestal'da , ardından da Basel'de liseye gitti. Daha sonra Basel Üniversitesi'nde filoloji ve matematik okudu . Daha sonra mimarlık okumuş Karlsruhe Üniversitesi'nde ve en Friedrich-Wilhelm Üniversitesi Berlin'de. Matematik doktorasını 1849'da Basel Üniversitesi'nden sikloid üzerine bir tezle aldı . 1859'dan ölümüne kadar Basel'de bir kız okulunda matematik öğretmenliği yaptı. 1865'ten 1890'a kadar Basel Üniversitesi'nde tanımlayıcı geometri dersi verdi.
Öğretim ve araştırma faaliyetlerinin yanı sıra çok çeşitli konularla da ilgilenmiştir. O bir Pisagorcuydu . Mimaride ve doğada tam sayıların birincil işlevine inanıyordu: piramitlerin basamaklarının sayısı veya Kudüs tapınağının veya Yunan tapınaklarının boyutları. Kabalistik ve numerolojik araştırmalar yapıyordu.
Balmer aynı zamanda politik ve sosyal olarak meşgul bir adamdı. Sosyal konut, hijyen, felsefe, bilim ve din üzerine tezler yazdı. Basel Büyük Konseyi'ne oturdu. Okul müfettişiydi. Kilise Konseyine katıldı.
1868'de 43 yaşında Grenzach'tan ( Baden ) bir papazın kızı Christine Pauline Rinck ile evlendi . Çiftin altı çocuğu vardı.
1862'de İsveçli fizikçi Anders Jonas Ångström , güneş spektrumunun Fraunhofer çizgileri arasında hidrojen atomunun dört hattını tanımladı . 1868'de, dalga boylarının 10-10 m'ye eşit bir birimle çok hassas ölçümlerini yayınlamıştı , spektroskopistler ve gökbilimciler daha sonra Ångström olarak adlandırdılar ve Å kaydetti:
Fraunhofer vatozlar | Hidrojen hatları | Dalgaboyu (Å) |
---|---|---|
VS | 6562.10 | |
F | 4860.74 | |
f | 4340.10 | |
h | 4101.20 |
Pek çok fizikçi boşuna bu dört dalga boyunu ilişkilendirecek matematiksel bir ifade bulmaya çalıştı. 1880'lerin başlarında , Basel Üniversitesi matematik profesörü Eduard Hagenbach-Bischoff , Balmer'in sayılara olan tutkusunun farkında olarak, soruna bakmasını önerdi. Balmer, bu sayıların Å'ya yakınsayan bir dizi oluşturduğunu fark etti . Her bir çizginin dalga boyunu sınır değerine bölerek, kesirli biçimde ifade edilebilen yeni bir katsayı serisi elde etti: 9/5, 4/3, yaklaşık 8/7 ve 9/8. Tam sayıları işlemeye alışkın bir matematikçi için yazmak kolaydı:
Bu nedenle, Hidrojenin dört görünür hattının dalga boylarının, Balmer'in formülü adı verilen basit bir formülle hesaplanabileceği ortaya çıktı:
Modern bir gösterimini almak için, terim anlamı katsayıya karşılık gelen hidrojen hattının dalga boyu ile değiştirilir ve dönem Balmer sabiti olarak, değiştirilir ile karışık önlemek için Planck'ın sabit . Balmer'in formülü şöyle olur:
ile , ve ÅFormül tarafından verilen dalga boyu değerleri Ångström tarafından ölçülen değerlerden yalnızca 1 / 40.000'den daha az bir sapma ile farklılık gösterdi Formülünün doğruluğundan emin olan Balmer, bu çok küçük farklılıkların "bir tanıklık" olduğunu belirtti. Ångstrom'un ölçüm işlemlerini gerçekleştirmiş olması gereken büyük farkındalık ve özen için muhteşem ” .
Ångström tarafından tanımlanan dört Hidrojen dizisi dizisi , şimdi Balmer serisi olarak adlandırılan diziyi oluşturmaktadır . Balmer'in ilk bilimsel makalesini 1885 yılında 61 yaşında yayınlamış olması ve bu makalenin bu disipline hiç ilgi göstermediği halde onu ünlü bir fizikçiye dönüştürmesi için yeterli olması dikkat çekicidir. Matematiksel fizik hakkındaki ikinci ve son makalesi, aynı zamanda çizgi spektrumları çalışmasına da ayrıldı, 1897'de yayınlandı.
Balmer 1885 tarihli makalesinde üç gelişme öngördü:
Balmer'in formülü ve Balmer sabiti sadece için geçerlidir . İsveçli fizikçi Johannes Rydberg (1888) ve İsviçreli fizikçi Walther Ritz'in (1903) çalışmalarını takiben , Balmer'in formülü bütün için genelleştirilebilir :
Å ileGenelleştirilmiş Balmer formülünün payını ve paydasını şu şekilde bölersek :
ATBiz ne zaman fark , .
Bu tarafından tanımlanan dizisinin ardışık hatlarının dalga boylarını eğilimindedir doğru sınır değeridir zaman artar.
Tahmin edilen diğer seriler deneysel olarak gösterilmiştir:
Rydberg, Balmer ile aynı zamanda, çizgilerin dağılımını ve elementlerin spektral serilerini açıklayan bir denklem aramayı da üstlenmişti. Dalga boylarını düşünmek yerine, terslerini hesaba kattı. Yirmi metalin bilinen spektrumları üzerinde çalışırken aşağıdaki denkleme ulaştı:
ki burada bir uzamsal frekans hattının, ve her bir dizi, belirli sabit olan bir tam sayıdır, satır sıra numarası ve bir seri ve tüm elemanların tümü için geçerli bir evrensel sabit. Uzamsal frekans, formül ile dalga sayısı ile ilgilidir.
O zaman Rydberg, 1886'da Balmer'in çalışmalarını öğrendi. Balmer'in formülünü mekansal frekans açısından yeniden ifade etti:
En basit element olan hidrojen için denkleminin parametrelerinin değerleri aldığı sonucuna vardı: ve
ve Ritz denilen evrensel sabit Rydberg sabiti , eşit oldu ya .
Rydberg-Ritz formülüRydberg hidrojen spektrumuyla daha fazla ilgilenmedi çünkü sadece bir bilinen serisi olan Balmer serisine sahipti ve tüm çalışmaları serinin karşılaştırılmasına dayanıyordu. Walter Ritz , 1903'te doktora tezinde Balmer ve Rydberg'in çalışmalarını ele aldı. Genel Balmer denklemini, bugün Rydberg veya Rydberg-Ritz formülü olarak bilinen bir denklem olan uzamsal frekans biçiminde yeniden ifade etti :
burada bir tamsayı (dizinin alt simgesi) ve bir tam sayıdır (satırın alt simgesi).
Walther Ritz , hidrojen atomunun spektrumunun bir çizgisinin herhangi bir uzamsal frekansının , iki spektral terimden oluşan bir fark şeklinde konulduğuna dikkat çekti , çünkü (2) formunda ( Ritz'in temel kombinasyonu ) yeniden yazılabilir .
Hidrojenoid olarak adlandırılan iyonlar için , yani He + gibi tek bir elektronla, Rydberg sabitinden farklı bir değere sahip benzer formüller elde edilir .
Aynı durum , ikinci terimin ("Rydberg düzeltmesi") ile değiştirilmesi koşuluyla (dış kabuklarında tek bir elektrona sahip olan) alkali metallerin spektrumu için de bir dereceye kadar geçerlidir .
Atomların emisyon (veya absorpsiyon) çizgilerinin spektrumlarındaki düzenliliklerin ampirik gösterimi, spektroskopiye yeni bir yaklaşımın başlangıcı olan büyük bir keşifti , ancak her şeyden önce Niels Bohr'un hidrojen atomu modelini geliştirmesine izin verdi . kuantum fiziğinin başlangıcı .